一種防彈複合材料用芳綸無緯布的製備方法
2023-05-27 00:47:31
一種防彈複合材料用芳綸無緯布的製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種防彈複合材料用芳綸無緯布的製備方法，涉及樹脂改性領域。所述的樹脂組合物包含：丙烯酸酯膠粘劑水溶液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液、交聯劑、乳化劑。將各組分按照合適配比混合後製得改性膠粘劑體系，採用該膠粘劑製備的芳綸無緯布無需進行二次塗膠即可直接壓制防彈複合板。經打靶試驗證明，採用該芳綸無緯布製備的防彈複合板防彈性能優異，安全裕度高，重量輕，可明顯提高作戰人員的安全可靠性。
【專利說明】一種防彈複合材料用芳綸無緯布的製備方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種防彈複合材料用芳綸無緯布的製備方法，進一步地說，是涉及一種可應用於製備防彈複合材料的芳綸防彈製品。
【背景技術】:
[0002]防彈複合材料是作戰人員必不可少的生命防護裝備，尤其是防彈複合複合材料的需求逐年遞增。目前，美國、歐洲等西方發達國家已裝備高性能纖維複合防彈材料，我國對於芳綸防彈複合材料在運輸工具上的應用起步較晚，與國外相比仍處於劣勢。我國軍用車輛及軍用飛機的防護裝甲仍以鋼板為主，造成運輸工具質量過大，增加油耗，影響加速、操控、航程等性能，並且當其受到彈體擊打後，內部易產生破片，從而導致人員的傷亡，影響了裝甲車輛的作戰能力。同時防彈複合材料在個體防護中的也有不少應用，如作為胸插板背板、防彈盾牌、防彈頭盔等。
[0003]傳統的芳綸防彈複合材料的製備多採用樹脂將芳綸布預浸，樹脂乾燥後，在模具中熱壓成型。但織物預浸不僅增加工時，同時增加了人員成本及原料成本，因此研究一種專用於芳綸防彈複合材料使用的芳綸無緯布，不僅能夠有效的降低複合材料加工的原料成本，同時大大縮短了加工工時，提高了生產防彈複合材料的效率。因此，研究芳綸防彈複合材料用芳綸無緯布，不僅能夠實現芳綸無緯布直接加工芳綸防彈複合材料，提高了製備芳綸防彈材料的效率，已經成為防彈護品研究的必然趨勢。
【發明內容】
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[0004]本發明的目的在於解決芳綸織物壓制防彈複合材料存在的缺陷，提供一種無需二次塗膠的防彈複合材料用芳綸無緯布的製備方法，旨在提高現有芳綸防彈複合材料的防彈性能。本發明是採用如下技術方案實現技術目的的:
[0005]本發明提供的防彈複合材料用芳綸無緯布，由芳綸纖維經展絲、上膠、乾燥過程製得。其中，上膠過程使用的膠液中除包含現有技術的膠粘劑外，尤其還包含交聯劑，所述膠粘劑形成的膠粘劑水溶液與所述交聯劑的質量比為100:1?6。該處所用交聯劑是一種具有一定活性官能團的交聯劑，它能使聚合物分子間在加熱條件下產生交聯形成體型結構。交聯劑的添加能使得膠粘劑分子形成膠膜後，在高溫高壓膠膜中的部分化合健進一步發生交聯，從而使得膠粘劑具有二次粘結的能力。添加交聯劑，能夠有效的改善加熱後材料的粘結強度，從而提升材料的防彈性能。
[0006]本發明所採用的膠粘劑水溶液為水溶性丙烯酸酯膠粘劑水溶液與乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)乳液的混合物。所述的膠粘劑水溶液中，膠粘劑與水的質量比為35?50: 65?50。膠粘劑水溶液與所述EVA膠粘劑的質量比為100: I?10。
[0007]本發明採用添加膠液中的交聯劑為三縮水甘油異氰尿酸酯(TGIC)。其可與聚合物中部分化合健發生交聯反應。膠液與交聯劑質量比為100:1?6。
[0008]為了本發明的改性膠粘劑乳液均勻，保證材料具有良好的均一性，以滿足防彈複合材料的均勻塗膠的要求，本發明採用十二烷基苯磺酸鈉作為乳化劑，其中膠液與十二烷基苯磺鈉的質量比為100: 0.5~2。
[0009]試驗證明，本發明的防彈板用芳綸無緯布，克服了現用技術的缺陷，得到了防彈性能優異的芳綸防彈複合材料。該種膠粘劑研製的芳綸無緯布，無需進行二次塗膠，尤其是交聯劑的添加，充分改善了樹脂與織物在高溫熱壓後，織物與樹脂間的粘結強度，從而有效地鈍化子彈的衝擊力，經打靶試驗證明，採用該樹脂組合物製備的芳綸防彈複合材料防彈性能優異，安全裕度高，重量更輕，可明顯提高作戰人員的安全可靠性。
【具體實施方式】:
[0010]本發明實施例中採用的防彈性能測試，按照公安部GA141-2010《警用防彈衣測試標準》進行，旨在測試採用本發明的芳綸無緯布製成的防彈複合材料的抗彈性能。
[0011 ] 下面結合實施例，進一步說明本發明。[0012]原料:
[0013]芳綸纖維，荷蘭阿克蘇公司，牌號twaron-2000，線密度1680dtex，纖維直徑9~12 μ m ；
[0014]丙稀fe酷I父粘劑，泰興市中紡助劑廠，牌號ZF-101,固含量為50% ；
[0015]三縮水甘油異氰尿酸酯(TGIC)，江都市三得利化工有限公司，環氧值0.93~
0.98mol/100g。
[0016]乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)乳液，江蘇大連化工，牌號DA-102。
[0017]十二烷基苯磺酸鈉，上海雙龍化學品廠，膠乳級。
[0018]實施例1
[0019]首先分別稱取1000g丙烯酸酯膠粘劑水溶液及100g乙烯-醋酸乙烯酯膠粘劑乳液，其中丙烯酸酯膠粘劑水溶液的固含量為50%，乙烯-醋酸乙烯酯膠粘劑乳液的固含量為47%，混合均勻後，分別稱取66g三縮水甘油異氰尿酸酯(TGIC)及5.5g十二烷基苯磺酸鈉，並加入膠液中，將膠液充分混勻備用。
[0020]將芳綸纖維於卷繞機上平行纏繞，之後將纖維浸入上述膠液中，通過特定的展絲設備進行展絲。本實施例採用的膠粘劑為上述改性的膠粘劑，浸膠後用刮膠刀將膠液塗勻，在50°C的電熱阻絲下乾燥，待完全乾燥後，將布樣旋轉90°，用同樣的方法將纖維絲與布樣纖維絲進行正交複合，即得到兩層交錯布樣。所得到產品結構相應是[0° /90° ]。
[0021]將布樣裁剪成300mmX300mm正方形布樣，去除PE薄膜，將28層布樣按[0° /90°、0° /90°、0° /90°.....]方向依次層疊，將層疊的布樣放入模具中，採用50t壓機，預壓壓力為5MPa，溫度130°C，連續放氣3~5次，再將壓力調製18MPa，製成防彈板。採用54式?.62mm手槍，51式7.62手槍彈(鉛芯)，按GA141-2010防彈2級測試，其結果見表1。
[0022]實施例2
[0023]將實施例1中乙烯-醋酸乙烯酯膠粘劑乳液改為10g，其餘條件與實施例1相同。採用54式?.62mm手槍，51式7.62手槍彈(鉛芯)，按GA141-2010防彈2級測試，其結果見表1。
[0024]實施例3[0025]將實施例1中，三縮水甘油異氰尿酸酯(TGIC) llg，其餘條件與實施例1相同。採用54式7.62mm手槍，51式7.62手槍彈(鉛芯)，按GA141-2010防彈2級測試，其結果見表1。
[0026]實施例4
[0027]將實施例1中，十二烷基苯磺酸鈉改為22g，其餘條件與實施例1相同。採用54式
7.62mm手槍，51式7.62手槍彈(鉛芯)，按GA141-2010防彈2級測試，其結果見表1。
[0028]實施例5
[0029]將實施例1中丙烯酸酯膠粘劑水溶液固含量改為35%，丙烯酸酯膠粘劑改為35%，其餘條件與實施例1相同。採用54式7.62mm手槍，51式7.62手槍彈(鉛芯)，按GA141-2010防彈2級測試，其結果見表1。
[0030]對比例I
[0031]將芳綸纖維於卷繞機上平行纏繞，之後將纖維浸入1000g丙烯酸酯膠粘劑水溶液中，通過特定的展絲設備進行展絲。浸膠後用刮膠刀將膠液塗勻，在50°C的電熱阻絲下乾燥，待完全乾燥後，將布樣旋轉90°，用同樣的方法將纖維絲與布樣纖維絲進行正交複合，即得到兩層交錯布樣。所得到產品結構相應是[0° /90° ]。待無緯布製備完畢後，去除PE薄膜，將300酚醛樹脂均勻的塗於無緯布表面，待布樣表面乾燥後，將布樣裁剪成
300mmX300mm 正方形布樣，將 28 層布樣按[0° /90°、0° /90°、0° /90°.....]方向
依次層疊，將層疊的布樣放入模具中，採用50t壓機，預壓壓力為5MPa，溫度130°C，連續放氣3~5次，再將壓力調製18MPa，製成防彈板。採用54式7.62mm手槍，51式7.62手槍彈(鉛芯)，按GA141-2010防彈2級測試，其結果見表1。
[0032]表1製備複合材料的防彈性能對比表
[0033]
【權利要求】
1.一種防彈複合材料用芳綸無緯布，由芳綸纖維經展絲、上膠、乾燥過程製得，所述上膠過程中使用的膠液包含膠粘劑，其特徵在於: 所述膠液中還包含交聯劑，所述膠粘劑形成的膠粘劑水溶液與所述交聯劑的質量比為100: I ?6。
2.按照權利要求1所述的防彈複合材料用芳綸無緯布，其特徵在於: 所述的膠粘劑水溶液為丙烯酸酯類膠粘劑與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)乳液混合物。
3.按照權利要求2所述的防彈複合材料用芳綸無緯布，其特徵在於: 所述的膠粘劑水溶液中，所述膠粘劑與水的質量比為35?50: 65?50。
4.按照權利要求2所述的防彈複合材料用芳綸無緯布，其特徵在於: 所述膠液中，丙烯酸酯類膠粘劑水溶液與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)乳液質量比為 100:1 ?10。
5.按照權利要求1所述的防彈複合材料用芳綸無緯布，其特徵在於: 所述交聯劑為三縮水甘油異氰尿酸酯(TGIC)。
6.按照權利要求1所述的防彈複合材料用芳綸無緯布，其特徵在於: 所述膠粘劑水溶液與交聯劑質量比為100:1?6。
7.按照權利要求1所述的防彈複合材料用芳綸無緯布，其特徵在於: 所述膠液中還包含乳化劑，為十二烷基苯磺酸鈉，其中十二烷基苯磺鈉與膠液的質量比為100: 0.5?2。
8.上述權利要求1?8的任何一項所述的芳綸纖維無緯布在防彈複合材料領域應用。
【文檔編號】D04H3/009GK103526453SQ201310007642
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年1月10日 優先權日:2013年1月10日
【發明者】吳中偉, 方心靈, 高虹, 劉元坤, 李健, 張靜, 梁立, 潘智勇, 王瑞嶺, 傅麗強, 陳浩軍, 楊國, 劉洋, 樊鳳彬, 張兵, 趙耀, 高沛 申請人:北京雷特新技術實業公司